KR20060091806A - 금속의 나노입자를 이용한 항곰팡이성 및 냄새제거 기능을갖는 무방부제(無防腐劑)의 세정용 물티슈 및 그 물티슈의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 10나노미터(nm) 이하의 금속의 나노입자를 일정 비율로 펄프나 부직포로 구성된 세정용 물티슈에 혼합하여 사용함으로써, 물티슈에 화학적인 방부제를 사용하지 않고 세균성 냄새제거의 효과를 동시에 나타낼 수 있는 물티슈 및 그 물티슈의 제조방법에 관한 것이다.

Description

금속의 나노입자를 이용한 항곰팡이성 및 냄새제거 기능을 갖는 무방부제(無防腐劑)의 세정용 물티슈 및 그 물티슈의 제조방법{The water tissue and manufacture method of water tissue use of metallic Nano particles that have anti-fungi and smell exclusion function}

도 1은 본 발명상의 물티슈에서 은(Ag)의 입자가 평균 7나노미터(nm)의 크기로 분포되어 있는 TEM사진 및 분포도.

도 2는 본 발명상의 물티슈에서 은(Ag)의 입자의 크기가 평균 1 ~ 2나노미터(nm)로 분산되어 있는 TEM사진.

본 발명은 세정용 물티슈에 금속의 은(Ag) 나노입자를 이용하여 강력한 항균력을 기본적으로 부여하여 화학적 방부제를 사용하지 않음은 물론 세균성 냄새까지 제거함으로써 보다 위생적으로 사용할 수 있는 물티슈에 관한 것이다.

일반적으로 거의 모든 물티슈가 펄프나 부직포의 티슈 소재에 수분을 함유하 고 포장되어 유통 및 사용되는 과정에서 세균 및 곰팡이가 번식하지 못하도록 화학적인 방부제(벤조익엑시드:Benzoic acid, 소르빅엑시드:Sorbic acid, 메틸파라벤:Methylparaben, 에틸파라벤:Ethylparaben, 프로필파라벤:Propylparaben, 브틸파라벤:Butylparaben, 카바메이트류:3-iodo-2-propynyl bytyl carbamate, 벤지미다졸류:(4-thiazolyl)-benzimidazole, 2-(4-티아졸릴)-벤즈이미다졸, 벤잘코늄 클로라이드, 폴리비닐 부티알, 디요드메틸 p-톨립설폰, 2.4.5.6-테르라클로로 이소브티로 니트릴, 파라옥시안식향산류 등)를 사용하여 왔다.

그러나, 상기 방부제의 사용 기준이 법적인 방부제 사용 기준 이하의 사용량이라 하더라도 방부제가 갖는 공통적인 현상인 피부의 발작, 홍반 및 기타 피부 자극 등 인체에 유해한 성분이 상존하고 있으며, 특히 연약한 피부에 접촉되거나 장기적으로 피부에 접촉되므로 인해 발생되는 위험성은 크다 하겠다.

더욱이, 항균티슈를 제조하여 판매 유통되는 것조차도 별도의 방부제를 일정량 사용하여야 항곰팡이성(Anti-Fungi)을 유지할 수 있다는 것이 관련 업계가 안고 있는 공통적인 애로사항인 동시에 해결을 해야 될 과제이기도 하였다.

또한, 경우에 따라서는 항균력을 강력하게 갖는다는 은이온(Ag⁺)이나 키토산 및 각종의 화학제를 사용하여 항균 물티슈라고 제조 판매하는 것조차도 별도로 방부제를 사용해야만 하는 것이 현실정이다.

게다가, 금속의 은(Ag) 나노입자를 사용하여 펄프나 부직포를 소재로 한 물티슈 제품의 해당 펄프나 부직포 소재에 원천적으로 상존하는 곰팡이(Mold, Fungi) 또는 물티슈 생산 및 가공 공정에서 작업 중 대기 중에서 혼입될 수 있는 곰팡이 포자나 또는 가공 공정에 혼입되는 가공수(加工水)에 상존하는 곰팡이류는 일반 세균의 생존 및 번식력보다 훨씬 더 강하여 방부제를 사용하지 않고서는 이를 억제하기가 힘들었었다.

즉, 종래에는 일반 세균에 대한 항균력보다 곰팡이는 더욱 생존력 및 증식력이 강하기에 기존의 항균제로서는 항곰팡이성을 유지 하기 힘든 것이 사실이고, 따라서 항곰팡이성을 위하여 별도의 방부제를 사용하여 왔다.

따라서, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은,

금속의 나노입자(Nano-Particle)를 사용한다 하더라도 순간적으로 강력한 항곰팡이성(Anti-Fungi)을 나타내지 않으면 그 효과를 얻기가 힘들기 때문에 은(Ag)을 나노화한 금속의 나노실버를 그 입자의 크기가 10나노미터(nm) 이하의 것을 사용하고, 경우에 따라서는 1 ~ 2 나노미터(nm) 입자 크기의 금속의 은(Ag) 나노입자를 사용함으로써 방부제를 사용하지 않고도 강력한 항곰팡이성과 세균성 냄새제거의 효과를 가지는 물티슈를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이하 전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.

본 발명상의 물티슈에 사용되는 금속의 은(Ag) 나노 입자의 크기는 통상 10nm 이하의 것을 사용하고, 그 사용량을 최소로 하고자 할 때는 1~2nm 크기의 나노입자를 사용한다.

기존의 나노실버를 물티슈나 타 소재에 적용함에 있어 일반적으로 20nm 이상의 실버 입자를 최소 100ppm ~ 200ppm이상 사용해야만 항 곰팡이성을 유지할 수 있고, 50nm 이상의 입자 크기를 갖는 나노실버는 200ppm ~ 400ppm 이상의 농도에서 항곰팡이성을 유지할 수 있음은 공인기관의 실험을 통하여 이미 수차례 확인된 바이며, 본 발명에서처럼 특히 물티슈에 10nm 이하의 나노입자 크기의 나노실버 또는 1nm ~ 2nm 사이의 나노입자 크기의 나노 실버를 사용하여 그 사용량을 최소로 하고도 순간적이면서 우수한 항곰팡이성을 유지할 수 있도록 한 예는 없었다.

사용하는 나노실버는 그 제조 공정을 계면활성제를 수용체로 하며 질산은(AgNO₃)을 해리하여 이온환원시켜 금속의 은(Ag)을 추출하여 제조된 나노실버(Nano-Silver),

또는, 역시 질산은(AgNO₃)을 해리하여 이온환원시켜 금속의 은(Ag)을 추출하고 실리카나 지올라이트, 인산지루코늄 등을 담체로 하여 안정화를 취하게 하여 제조된 금속의 나노실버(Nano-Silver),

그리고, 질산은(AgNO₃)을 해리하여 이온환원시켜 금속의 은(Ag)을 추출하고 폴리머를 근저(根底)로 결합하게 하고 감마선을 피폭하여 안정성과 분산성을 높인 나노실버(Nano-Silver) 및 휘은석 등을 정제한 금속의 나노실버(Nano-Silver) 등

전기적, 화학적, 물리적인 방법으로 제조한 금속의 은(Ag)나노 입자를 특정화하지 않고 어느 한가지 또는 두가지 이상 선택적으로 사용할 수 있다.

한편, 금속의 은(Ag) 나노입자를 효율적으로 사용할 수 있는 비율은 다음과 같다.

일반적으로 사용하는 농도 비율에서 특히 살균력을 증대하기 위하여서는 통상 그 크기가 10나노미터(nm) 정도의 입자를 형성하고 있는 경우에 그 은(Ag)의 사용량은 0.0050wt% ~ 0.0100wt%(50ppm ~ 100ppm)으로 그 사용량을 높이면 항곰팡이성(Anti-Fungi)의 기대 효과를 얻을 수 있다.

또한, 사용하는 금속의 은(Ag) 나노입자를 1ppm 농도(0.0001wt%) 이하에서 항곰팡이성(Anti-Fungi)의 기대 효과를 얻도록 하기 위하여는 1~2나노미터(nm) 크기의 나노실버를 사용한다. 일반적으로 아래의 공식에서 보는 바와 같이 물질의 내부 에너지 값보다 외부 표면의 에너지 값이 높음은 주지의 사실이며, 나노화를 하였다는 것은 표면적을 넓혔다는 것과 같은 뜻이므로 이는 표면의 에너지 값이 높아졌음을 의미한다.

SV=Surface area of Particle(입자의 표면) / Volume of Particle(입자의 부피)

=nas × d² / nav × d³ = as / av × d

d : diameter of paticle (입자 직경)

as : surface area shape factor(π) (표면 인수)

av : volume shape factor (1/6 π) (부피 인수)

따라서, 1~2nm 정도 크기의 은(Ag)입자는 상대적으로 그 표면의 에너지가 높기에 최소량으로서도 항 곰팡이성(Anti-Fungi)의 효과를 볼 수 있는 것이다.

이상의 금속의 나노실버(Nano-Silver)는 그 콜로이드 상의 용매를 물(Pure Water), 이소프로필알콜(Isopropyl alcohol), 에탄올(Ethanol)로 한 것이거나, 또는 분말 상(Phase)의 것을 포함한다.

상기의 구성비율로 된 금속 나노실버를 수용한 가공수에 펄프 또는 부직포의 물티슈용 소재를 함침(Deeping) 또는 분무(Spray)하여 가공수에 분산되어 있는 금속의 나노화된 은(Ag)이 물티슈용 소재인 펄프나 부직포에 골고루 분산되도록 하고 이를 포장하므로써 화학적 혼합물의 방부제를 사용하지 않은 물티슈를 제조한다.

이하에 본 발명을 보다 알기 쉽고 구체적으로 설명하기 위하여 실시 예를 들어 설명한다. 단, 본 발명은 이 실시 예에만 한정되지 않음을 밝힌다.

[실시예]

(실시예 1)

일반 물티슈 제조용 가공수(加工水)에 입도 규격이 평균 7nm인 금속의 나노화된 은(Ag)입자를 10ppm 농도로 희석하여 "MRSA(Methicillin Resistance S. aureus ; 메티시린 내성 황색포도상구균) ATCC 33592"에 대하여 다음과 같이 살균력을 시험한 결과, 1분 만에 99.9%의 살균력을 나타냈다.

1. 시험결과 : 항균력(Shake Fla나 Method - KS M 0146 - 2003)-1분 경과 후

주) < = 미만, CFU = Colony Forming Unit

2. 시험방법

시험조건 : 시험 균액을 섭씨 37± 1도에서 1분 진탕 배양 후 균수 측정(진탕횟수 120회/분)

시험시료 : 60㎠

중화용액 : 인산 완충액 (pH 7.0 ± 0.2)

감소율(%) : [(Mb-Mc)/Mb〕× 100

증가율(%) : Mb / Ma (31.6배 이상)

Ma : 대조 시료의 초기 균수(평균치)

Mb : 1분 배양 후 대조 시료의 균수(평균치)

Mc : 1분 배양 후 시험 시료의 균수(평균치)

(실시예 2)

물티슈를 각각의 경우로 나누어 제조한 후 일정 기간을 경과하여 곰팡이의 발현 및 증식의 현상을 관찰한 실험으로 그 결과는 7nm 입자 크기의 은(Ag)을 사용할 경우에는 통상의 포장 및 유통 조건을 고려할 때 70ppm 이상의 농도를 사용하여야 항곰팡이성이 유지됨을 볼 수 있었고, 1~2nm 입자 크기의 은(Ag)을 사용할 경우에 있어서는 0.4ppm에서 0.5ppm 정도면 항곰팡이성이 유지될 수 있다는 관찰을 하였다. 물론 0.4ppm 농도에서 ㉠단계 기간(3단계 기간)의 ①번 조건(상온 조건)에서 Bb(곰팡이가 0.5㎠ 미만의 크기 1개 발생)로 관찰이 되었으나, 그 크기가 0.1㎠ 정도로 더 이상 확산 증식되지 않았고 LDPE(low-density polyethylene) 포장지에 포장된 것이 아닌 샤알레에서 실험한 결과이기에 항곰팡이성이 유지될 수 있는 것으로 판정하였음.

1. 준비 시료 :

가. 평균 7nm 입자의 금속 은(Ag)을 10ppm, 20ppm, 30ppm, 40ppm, 50ppm, 60ppm,70ppm, 80ppm, 90ppm, 100ppm 농도로 각각 200ml 준비

나. 평균 1~2nm 입자의 금속 은(Ag)을 0.2ppm, 0.3ppm, 0.4ppm, 0.5ppm, 0.6ppm,0.7ppm, 0.8ppm, 0.9ppm, 1.0ppm, 1.5ppm 농도로 각각 200ml 준비

다. 폴리프로필렌계 부직포 시편(20mm×30mm×0.7mm, 약 2.4g) 1,200장 준비

2. 시험방법 : 각각의 시료를 다음의 방법으로 혼합하여 관찰

가. 상기 준비된 부직포 시편 1장당 각각의 농도로 금속 은(Ag)이 포함된 가공수를 약 7g정도(부직포 중량의 약 3배)로 혼합하여 LDPE 투명 필름으로 삼면 접합 포장하여 각각 10매씩 생산

나. 상기 준비된 부직포 시편 1장당 각각의 농도로 은(Ag)이 포함된 가공수를 약 7g 정도(부직포 중량의 약 3배)로 혼합하여 원형 샤알렛에 밀봉하여 각각 10개씩 시편 마련

다. ㉠ 2004년 10월 27일에서 11월 8일까지 1단계 관찰, ㉡ 2단계로 같은 해 11월 8일 부터 12월 31일까지 관찰, ㉢ 3단계로 2005년 1월 1일부터 1월 31일까지 관찰함.관찰 기간의 설정은 ㉠1단계는 통상 물티슈 제조 공정에서 곰팡이가 발생되는 실질적인 기간 정도와 실 작업 조건 및 상황을 고려하여 설정하였으며, 나머지 단계는 항곰팡이성의 지속성을 관찰하기 위하여 임으로 설정 하였음.,

각각의 관찰 기간 동안의 조건은 ①상온(섭씨 10도에서 25도 사이 실내 온도)에서 자연광 조사, ②상온에서 자외선 차단, ③냉장(영상 5도에서 10도사이)에서 자외선 차단, ④상온의 조건 중 고온(섭씨 40도에서 50도 사이)으로 1일 3시 간씩 온풍으로 가열하고 포장을 개방하는 조건으로 시험을 하였음. ④의 조건은 가장 가혹한 조건으로 하여 그 변화를 보고자 한 것으로 특정의 기대치를 바라는 조건은 아님.

3. 판정 방법

A : 변화 없음(곰팡이나 세균 발생 안함)

B : 곰팡이 발생 (곰팡이 발생 범위가 0.5㎠ 미만 인 것)

C : 곰팡이 발생 (곰팡이 발생 범위가 0.5㎠ 이상 - 1㎠미만인 것)

D : 곰팡이 발생 (곰팡이 발생 범위가 1㎠ 이상 - 1.5㎠ 미만인 것)

E : 곰팡이 발생 (곰팡이 발생 범위가 1.5㎠ 이상- 2㎠ 미만인 것)

F : 곰팡이 발생 (곰팡이 발생 범위가 2㎠ 이상인 것)

a : 시료 10개 중 1개도 발생 안함

b : 시료 10개 중 1개 발생

c : 시료 10개 중 2개 이상 발생

p : LDPE 포장지의 시료에서 시험한 결과

s : 샤알레의 시료에서 시험한 결과

ps : LDPE 포장지와 샤알레 모두에서 검측된 결과(측정 결과 Aa는 p, s, ps의 표시를 생략함)

이상과 같이 종래에는 물티슈 제조 과정에 세균 및 곰팡이가 번식하지 못하 도록 하기 위하여 화학적인 방부제(벤조익엑시드:Benzoic acid, 소르빅엑시드:Sorbic acid, 메틸파라벤:Methylparaben, 에틸파라벤:Ethylparaben, 프로필파라벤:Propylparaben, 브틸파라벤:Butylparaben, 카바메이트류:3-iodo-2-propynyl bytyl carbamate, 벤지미다졸류:(4-thiazolyl)-benzimidazole, 2-(4-티아졸릴)-벤즈이미다졸, 벤잘코늄 클로라이드, 폴리비닐 부티알, 디요드메틸 p-톨립설폰, 2.4.5.6-테르라클로로 이소브티로 니트릴, 파라옥시안식향산류 등)를 사용하여 왔던 것을 본 발명에 의하여 인체에 무독한 은(Ag)을 나노화하여 이를 최소 사용량으로 혼합 사용하게 함으로써 방부제에 의한 피부의 자극을 없애고 세균성 냄새까지 제거하는 위생적인 효과를 얻을 수 있게 되었다.

Claims (5)

1. 금속의 나노입자를 이용한 항균성 및 냄새제거 기능을 갖는 무방부제(無防腐劑)의 세정용 물티슈 및 그 물티슈의 제조방법에 있어서,

   물티슈 제조에 사용되는 나노실버(Nano-Silver)의 크기는 10nm 이하의 것을 사용하고, 그 사용량을 최소로 하고자 할 때는 1nm에서 2nm 크기의 나노입자를 사용하는 것을 특징으로 하는 세정용 물티슈의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 나노실버(Nano-Silver)는 그 제조 공정을 계면활성제를 수용체로 하고 질산은(AgNO₃)을 해리하여 이온환원시켜 금속의 은(Ag)을 추출하여 제조된 나노실버,

   또는, 질산은(AgNO₃)을 해리하여 이온환원시켜 금속의 은(Ag)을 추출하고 실리카나 지올라이트, 인산지르코늄을 담체로 하여 안정화를 취하게 하여 제조된 금속의 나노실버(Nano-Silver),

   또는, 질산은(AgNO₃)을 해리하여 이온환원시켜 금속의 은(Ag)을 추출하고 폴리머를 결합하게 하고 감마선을 피폭하여 안정성과 분산성을 높인 나노실버(Nano-Silver) 및 휘은석 등을 정제한 금속의 나노실버(Nano-Silver) 등

   전기적, 화학적, 물리적 방법에 의하여 제조된 나노실버를 특정화하지 않고, 하나 또는 다수의 나노화된 금속 은(Ag)을 선택적으로 사용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 세정용 물티슈의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 금속의 금속 은(Ag) 나노입자의 크기가 10나노미터(nm)일 때, 그 은(Ag)의 사용량은 0.0050wt% ~ 0.0100wt%(50ppm-100ppm)으로 하고 금속의 은(Ag) 나노입자의 크기가 1나노미터(nm) ~ 2나노미터(nm)일 때는, 그 은(Ag)의 사용량을 0.00004wt%(0.4ppm) ~ 0.0001wt%(1ppm)으로 하는 것을 특징으로 하는 세정용 물티슈의 제조방법.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 금속의 나노실버(Nano-Silver)는 그 콜로이드 상의 용매를 물(Pure Water), 이소프로필알콜(Isopropyl alcohol), 에탄올(Ethanol) 또는 분말 상(Phase)의 것을 하나 또는 다수를 사용하는 것을 특징으로 하는 세정용 물티슈의 제조방법.
5. 금속의 나노실버를 수용한 가공수에 펄프 또는 부직포의 물티슈용 소재를 함침(Deeping) 또는 분무(Spray)하여 가공수에 분산되어 있는 금속의 나노화된 은(Ag)을 물티슈용 소재인 펄프나 부직포에 골고루 분산되도록 한 후, 이를 LDPE(low-density polyethylene) 필름 또는 PP(polypropylene) 필름 등으로 낱장 또는 수장을 포장하는 것을 특징으로 하는 세정용 물티슈.

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